Omvridningsstrømteori og Anvendelser

Definition af Strømninger

Ifølge Lenz's lov genererer en ledende løkke et spænd, der inducerer en strøm, når den udsættes for et ændrende magnetfelt. På samme måde, når et magnetfelt ændrer sig gennem et leddel, som f.eks. en tråd eller en plade, forårsager det, at strømme flyder gennem materialets tværsnit.

Disse strømme kaldes strømninger, efter de lille vandvirkler, der ses i søer og oceaner. Disse strømningsspiraler kan både være nyttige og uønskede.

Selvom de forårsager uønskede høje varmetab i materiale som f.eks. transformerens kerne, findes strømninger anvendelse i forskellige industrielle processer som induktionsopvarmning, metallurgi, svarende, bremser mv. Denne artikel handler om teorien og anvendelserne af strømning-fænomenet.

Strømningstab i Transformer

Magnetfeltet indeni en transformers kerne inducerer et spænd, hvilket fører til strømninger ifølge Faradays lov og Lenz's lov. I kernen genererer magnetfeltet B(t) fra vindingsstrømmen i(t) strømninger ieddy.

Tabene på grund af strømninger kan skrives som følger :

Hvor, ke = konstant, der afhænger af størrelsen og er omvendt proportional med materialets resistivitet,

f = frekvensen af opspændingskilden,

Bm = topværdi af magnetfeltet og

τ = tykkelsen af materialet.

Den ovenstående ligning viser, at strømningstab afhænger af fluxdensiteten, frekvensen og tykkelsen af materialet og er omvendt proportional med materialets resistivitet.

For at reducere strømningstab i transformer, er kernen lavet af lagrede tynde plader kaldet lamineringer. Hver plade er isoleret for at begrænse strømningerne til små tværsnit, hvilket minimerer deres vej og reducerer tab.

Dette er repræsenteret i figuren nedenfor :

For at øge materialets resistivitet bruges kuldet rullet korrekt orienteret (CRGO) stål som kernes i transformer.

Egenskaber ved Strømninger

• De induceres kun indeni ledevæsker.

• De forvrider ved defekter som sprækker, korrosion, kanter mv.

• Strømninger dæmpes med dybden, med højeste intensitet ved overfladen.

Disse egenskaber tillader, at strømninger anvendes i energi-, aerospace- og petrokemiske industrier til at opdage metalrisser og skader.

Anvendelser af Strømninger

Magnetisk Levitation: Det er en repulsiv type levitation, der anvendes i moderne højhastigheds Maglev-tog for at give friktionsfri transport. Ændrende magnetisk flux produceret af en superledende magnet placeret på det bevægende tog producerer strømninger på den stationære ledevæske, over hvilken toget leviterer. Strømningerne interagerer med magnetfeltet for at producere levitationskræfter.

Hyperthermi-behandling af Kræft: Strømning-opvarmning anvendes til vævsopvarmning. Strømninger induceres i ledevaskerne ved proximale trådvindinger forbundet til en kondensator for at danne en tankcirkuit, der er forbundet til en radiobølge-kilde.

Strømning-bremse: Kinetisk energi omdannes til varme på grund af strømningstab, der finder mange anvendelser i industrien.

• Bremse af tog.

• Bremse af en rutsjebane.

• El-sav eller -bor for dens nødstopp.

  
  

Induktionsopvarmning: Denne proces opvarmer et ledevæsker ved at inducere strømninger med en højfrekvens-elektromagnet. Den anvendes hovedsageligt til induktionskogning, ovne til at smelte metaller, svarende og loddning.

Strømning-justerbare hastighedsdriv: Med hjælp fra feedback-styring kan en strømning-koblet hastighedsdriv opnås. Den anvendes i metalformning, båndtransportører, plastbehandling mv.

Metaldetektører: Det opdager tilstedeværelse af metaller i sten, jord mv. ved hjælp af strømning-induktion i metallet, hvis det er til stede.

Data behandlingsanvendelser: Strømning-nondestruktiv test anvendes til at undersøge sammensætning og hårdhed af metalstrukture.